广明高速广州段整幅大悬臂箱梁方案比选及受力分析

摘要

随着高速公路的城际化，在面临城市扩展时，用地问题日益成为一个突出矛盾，同时，对高速公路的美观性以及高速公路同地面交通之间的亲和性也日益成为高速公路高架桥的设计元素。采用大悬臂整幅式箱梁对于建成的高架桥在城市区段的横断面布置可以节省许多用地，桥下可利用的空间较多，能较好的解决用地资源紧张的问题。 本文以广明高速广州段中34.5m宽的整幅式桥梁为工程背景，通过梁格模型，对35m跨挑臂11.5m的脊骨梁的施工阶段结构受力状况、可变荷载作用下的受力状况及荷载组合后的受力状况进行了详细的分析，并应用块体模型对梁格模型进行了校检，并对边梁刚度及集中单轮荷载的分布宽度进行了探讨。通过上述研究工作，得到了以下主要结论： (1)脊梁梁体受力明确，其断面主要承受弯、剪、扭的部分是边腹板和顶底板围起来的闭口箱室。其边腹板采用较大厚度时，也解决了挑臂的横桥向局部拉压力，使得不必对应挑臂设置内隔板，这既解决了节约材料支出的问题，同时对于施工脊梁的便利和快捷提供了保证。 (2)脊翼主要由预制挑臂构件并叠合后期桥面板形成，只要预制挑臂构件根部具有一定高度，保证横桥向结构刚度，并结合边梁的设置，大挑臂结构的横桥向受力是可行，经过脊骨梁以及边梁加劲后，其行车舒适度将得到提高。 (3)脊骨梁将复杂的板受力离散为纵横向的梁格受力体系，结构的不可预见性得以控制。 (4)脊骨梁施工工作面非常窄，这对于施工组织管理，施工期交通组织非常有利，脊骨梁一期断面具有施工工艺简单、施工组织方便、施工区桥下交通影响少、施工质量较能保证的优点，这是其他方案不能比拟的。 通过本论文的探讨分析，可知大挑臂的脊骨梁断面对较宽的整幅桥梁结构是可行的，虽然其施工工艺略为复杂、造价较高，但对于城市交通建设中节约用地意义重大。希望本文对以后相关工程的建设和设计有一定的借鉴作用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.1.1整幅断面结构的研究意义

1.1.2国内外研究的现状

1.2论文工程背景及主要内容

第二章空间结构有限元理论

2.1有限元基本原理

2.1.1形函数

2.1.2静力问题的有限元方程

2.1.3边界位移的约束处理

2.2有限元分析的建模方法

2.2.1结构的离散化

2.2.2边界条件的确定

2.3箱梁的分析方法

第三章35m跨挑臂11.5m脊骨梁结构分析

3.1脊骨梁方案的介绍

3.1.1方案介绍

3.1.2技术标准

3.1.3设计规范

3.1.4主要材料及参数

3.2整幅结构的受力特点和设计对策

3.3脊骨梁受力分析

3.3.1分析的方法和思路

3.3.2主要工况梁格单元分析结果(3.3.2.1施工阶段结构受力状况：)

3.3.2主要工况梁格单元分析结果(3.3.2.2其它可变作用受力状况)

3.3.2主要工况梁格单元分析结果(3.3.2.3荷载组合后受力状况)

3.3.3梁格模型的校验以及块体模型的分析结果

3.3.3梁格模型的校验以及块体模型的分析结果(3.3.3.1工况一：桥面满布3.5kPa的计算结果)

3.3.3梁格模型的校验以及块体模型的分析结果(3.3.3.2工况一的梁格计算结果)

3.3.3梁格模型的校验以及块体模型的分析结果(3.3.3.3边梁刚度以及集中单轮荷载的分布宽度讨论)

第四章结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢